Устройство для определения среднего значения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕдаВГО ЗНАЧЕНИЯ, содержащее блок др скретизации, первый и второй блоки усреднения, блок сравнения, первый блок умножения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу второго блока ус-, реднения, вход которого соединен с выходом блока вычитания и является выходом разностного сигнала устройства , первый и второй входы блока вычитания подключены соответственно к выходу первого блока усредаения, который является выходом оценки математического ожидания устройства, и к выходу блока дискретизации, который также соединен с входом первого блока усреднения, выход блока сравнения подключен к второму входу дискретизации, первый вход которого является информационным входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй, третий, четвертый , пятый блоки умножения, третий блок усреднения, блок извлечения корня, первый, второй, третий сумматоры, первый и второй входы первого блока умножения подключены соответственно к первому входу задания коэффициента устройства и к выходу блока извлечения корня, вход которого соединен с выходом пятого блока умножения, входы которого подключены соответственно к выходу третьего блока усреднения, который является выходом оценки дисперсии входного сигнала устройства, и к выходу четвертого блока умножения , первый вход которого объединен с первым входом второго сумматора и соединен с выходом третьего блока умножения, второй вход четвертого (Л блока умножения подключен к выходу второго сумматора, второй вход которого объединен с первым входом третьего сумматора и является вторым входе задания коэффициента устройства , вход задания значения нормированной корреляционной функции Од устройства соединен с входом перво- 00 го сумматора, выход которого подсо ключен к второму входу третьего сум00 CD матора, выход которого соединен с первым входом третьего блока умножения , второй вход которого является третьим входом задания коэффициента устройства, вход третьего блока усреднения подключен к выходу второго блока умножения, первый и второй входы которого соединены с выходом блока вычитания.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4Ig(I G 06 G 7/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

lIO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

1 (21) 3606987/24-24 (22) 18. 06. 83 (46) 23.06.85. Бюл. II 23 (72) В. А. Прянишников (53) 681,333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 696480, кл. G 06 F 15/36, 1979 °

Авторское свидетельство СССР

Р 881766, кл. G 06 F 15/36, 1981. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ, содержащее блок пискретизации, первый и второй блоки усреднения, блок сравнения, первый блок умножения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу второго блока ус-. реднения, вход которого соединен с выходом блока вычитания и является выходом разностного сигнала устройства, первый и второй входы блока вычитания подключены соответственно к выходу первого блока усреднения, который является выходом оценки математического ожидания устройства; и к выходу блока дискретизации, который также соединен с входом первого блока усреднения, выход блока сравнения подключен к второму входу бло ка дискретизации, первый вход которого является информационным входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, в него введены второй, третий, четвертый, пятый блоки умножения, третий блок усреднения, блок нзвлече„„SU„„11633 9 А ния корня, первый, второй, третий сумматоры, первый и второй входы первого блока умножения подключены соответственно к первому входу задания коэффициента устройства и к выходу блока извлечения корня, вход которого соединен с выходом пятого блока умножения, входы которого подключены соответственно к выходу третьего блока усреднения, который является выходом оценки дисперсии входного сигнала устройства, и к выходу четвертого блока умножения, первый вход которого объединен с первым входом второго сумматора и соединен с выходом третьего блока умножения, второй вход четвертого блока умножения подключен к выходу второго сумматора, второй вход которого объединен с первым входом третьего сумматора н является вторым входом задания коэффициента устройства, вход задания значения нормированной корреляционной функции устройства соединен с входом перво го сумматора, выход которого подключен к второму входу третьего сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего блока умножения, второй вход которого является третьим входом задания коэффициента устройства, вход третьего блока усреднения подключен к выходу второго блока умножения, первый и второй входы которого соединены с выходом блока вычитания.

1163339

Изобретение относится к специализированным средствам автоматики и вычислительной техники и предназначено для определения среднего значения стационарных зргодических 5 случайных праце ссов.

Цель изобретения — повышение точности за счет обеспечения возможности работы устройства по дискретной выборке с заданным уровнем корреля- 10 ции между отсчетами.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для определения среднего значения содержит блок 1 дис- 15 кретизации, блок 2 усреднения, блок

3 вычитания, блок 4 усреднения, блок 5 сравнения, блоки 6 — 10 умножения, сумматоры 11 — 13, блок 14 усреднения и блок 15 извлечения 20 корня.

Устройство работает следующим образом.

Входной аналоговый сигнал поступает на блок 1 дискретизации, в 25 котором формируются выборочные значения. Последние поступают в блок 2 усреднения для определения оценки среднего значения. В блоке Э вычитания формируется разность между по- 30 следовательностью выборочных значений и оценкой среднего значения.

В блоке 4 усреднения формируется оценка среднего значения разностного сигнала, являющаяся оценкой текущей погрешности определения среднего значения.

Блок 1 дискретизации может быть выполнен так же, как и в известном устройстве, Начальный шаг временной 40 дискретизации, заданный в этом блоке, в процессе работы устройства циклически корректируется по командам блока S сравнения, который вы" рабатывает сигнал корректировки до 45 тех пор, пока оценка текущей погрешности не оказывается меньше некоторого значения, соответствующего заданной допустимой погрешности определения среднего значения, 50 поступающего с выхода блока 6 умножения. Таким образом, работа укаэанной части устройства полностью аналогична работе соответствующих частей известного устройства. 55

Другая часть блоков устройства выполняет функцию задания и формирования допустимой погрешности опре2y„)) (3) Таким образом, сформировав в соответствии с выражением (3) допустимое значение флюктуаций выходного сигнала блока 4 усреднения после нескольких циклов корректировки шага временной дискретизации устройство формирует оценку среднего значения с дисперсией, определяемой соотношением 11 .

При помощи блока 8 умножения (выполняющего функции квадратора) и блока 14 усреднения формируется оценка дисперсии входного сигнала

D . На первый и второй входы задания коэффициентов устройства по" деления среднего значения. В известном устройстве эта погрешность задается исходя из условия формирования некоррелированной выборки. Однако использование слабокоррелированной выборки обеспечивает повышение точ" ности при фиксированном времени анали анализа, поэтому в предлагаемом устройстве реализована возможность рабаты по слабокоррелированной выборке, причем при заданном значении нормированной корреляционной функции на интервале дискретизации.

Дисперсия среднеарифметической оценки среднего значения при слабокоррелированной выборке определяется соотношением

D(m ) = — "-(1+2ф ), (1) где D - дисперсия исследуемого, сигнала;

P q — значение нормированной корреляционной функции на интервале дискретизации, равном максимальному интервалу корреляции д„, N " объем усредняемой выборки.

Исходя из структуры устройства дисперсия оценки среднего значения разности сигнала, соответствующая дисперсии, определяемой соотношением, (1), равна

D(m ) =D„E (1+2 „) j1+E„(l+2p„)), (2) где Е =ltN.

С учетом правила 35 и выражения (2) несложно определить величину допустимого значения уровня флюктуаций около нуля выходного сигнала блока

4 усреднения %I„,„ -3 В„К (1+2р„)(1+Е(1+

Составитель И. Мухин

Редактор С. Саенко Техред Т.Иаточка Корректор M демчик

Заказ 4105/49 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 даны постоянные коэффициенты С1 1 и С З, на третий вход поступает величина Е =1/К, а на вход сумма у) Ф и тора 11 — величинаp> (з ) . Таким образом с помощью вновь введенных блоков 7 — 10 умножения, сумматоров

l1 — 13, а также блока 14 усреднения и блока 15 извлечения корня на выходе блока 6 умножения формируется сигнал с величиной, определяемой соотношением (31.. При. этом после не скольких, циклов корректировки шага временной дискретизации устройство формирует оценку среднего

163339 4. значения с дисперсией, определяемой соотношением (1).

Таким образом, благодаря введению новых узлов и связей удается обеспечить повышение точности устройства за счет формирования слабокоррелированной выборки при заданном уровне нормированной корреляционной функции на интервале дискретизации, 10 равном максимальному интервалу корреляции, что расширяет сферу применения устройства и, следовательно, обеспечивает существенный экономический эффект.